燃料電池用ガスケット

【課題】平面上に配置された複数セルのガスケットをまとめて成形することにより、一体化された燃料電池を提供する。
【解決手段】複数の単位セルが同一平面上に配置される燃料電池のガスケットであって、一の単位セルに備えられる単位ガスケット１、およびその隣の単位セルに備えられる単位ガスケット１が、折り曲げ部３により連結される。単位ガスケット１は粘着剤付フィルム上に成形されるとともに、ガス拡散層に一体的に成形される。折り曲げ部３は、ゴム単独またはフィルムで構成される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用ガスケットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＰＥＦＣあるいはＤＭＦＣ形の燃料電池においては現在、種々の形状のものが開発されている。例えば、自動車用の燃料電池においては、アノード極に水素ガスを、カソード極に空気を供給し、この両極間に冷却水を供給するのが一般的である。
【０００３】
一方、携帯機器用などの用途については、ダイレクトメタノールや、特殊な水素供給を施したＰＥＦＣなどが開発されており、発電温度などの影響により、冷却を省略したものが多数開発されている。何れのタイプにおいても燃料や酸化剤ガス、冷却水などの他流路、あるいは系外への漏洩がないようにシールが必要となる。
【０００４】
これらの形態としては、自動車用や家庭用定置電源など比較的大きな電源を必要とするものは、単位セルを積層したスタック構造が一般的であるが、携帯機器用などの小型燃料電池においては、大きな出力を必要としないことから、単セルあるいは単セルを積層せずに平面上に複数個を置いてこれらを電気的に直列に結ぶ形態が一般的である。
【０００５】
平置き型としては、複数セルを同一平面上に整列させたタイプや、単位セルを四角形あるいはその他の多角形で筒状にするタイプが知られている。これら単セルの平面複数配列型においては、アノード面、カソード面に還元性流体や酸化性流体を供給するだけであり、積層スタックのようなマニホールド穴が存在せずにコンパクトなセル設計が可能であり、多面体形状をなす燃料カートリッジの各面にＭＥＡが配置されている（特許文献１〜３参照）。
【０００６】
但し、これらのセルにおいても燃料ガスは膜の多面体側から供給し、酸化ガス、つまり空気は外表面側から取り込み、各セルは、燃料ガスと空気とを遮蔽する為にシールが必要である。本形状においては、セルを各面ごとに取り付けるか、平面上に必要なセル数をつなぎ合わせてカートリッジ外壁面に取り付ける必要があり、組立の煩雑性が問題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＷＯ２００７−０４６２３１号公報
【特許文献２】特開２００６−３５１５０１号公報
【特許文献３】特開２００９−１４６５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記の煩雑性を解消する為に、ＭＥＡのシールを必要セル数分まとめて成形することにより、これら複数のセルが一体化され、組み付けが簡単になり、組み付けにおいて工期短縮を可能とすることができる燃料電池用ガスケットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１による燃料電池用ガスケットは、複数の単位セルが同一平面上に配置される構造の燃料電池に備えられる燃料電池用ガスケットであって、一の単位セルに備えられる単位ガスケットおよびその隣の単位セルに備えられる単位ガスケットが折り曲げ部により連結されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項２による燃料電池用ガスケットは、上記した請求項１記載の燃料電池用ガスケットにおいて、ガス拡散層に一体的に単位ガスケットを成形したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項３による燃料電池用ガスケットは、上記した請求項１記載の燃料電池用ガスケットにおいて、粘着剤付フィルム上に単位ガスケットを成形したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項４による燃料電池用ガスケットは、上記した請求項１乃至３のいずれかに記載の燃料電池用ガスケットにおいて、折り曲げ部がゴムで成形されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項５による燃料電池用ガスケットは、上記した請求項１乃至３のいずれかに記載の燃料電池用ガスケットにおいて、折り曲げ部がフィルムによって成形されていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項６による燃料電池用ガスケットは、上記した請求項１乃至５のいずれかに記載の燃料電池用ガスケットにおいて、折り曲げ部を折り曲げ、筒状にした状態で装着されることを特徴とする。
【００１５】
上記構成を備える本発明のガスケットにおいては、複数の単位セルが同一平面上に並んで配置される燃料電池構造において、一の単位セルに備えられる単位ガスケットとその隣りの単位セルに備えられる単位ガスケットとが折り曲げ部を介して一体に連結されているために、必要セル数分の単位ガスケットを一体に連結した状態で成形することが可能とされている。
【００１６】
セル毎に備えられる単位ガスケットとしては、例えば、単位ガスケットが多孔質構造のガス拡散層を備える膜電極複合体（ＭＥＡ）の周縁部に配置され、単位ガスケットを成形するためのゴム材料の一部がガス拡散層に含浸一体化されたものがある。このような構造のガスケットに本発明を適用する場合には、ガス拡散層に含浸一体化される単位ガスケット同士が折り曲げ部を介して一体に連結されるので、結果、膜電極複合体および単位ガスケットの組み合わせよりなるセル毎の燃料電池用構成部品が必要セル数分、一体成形されることになる。
【００１７】
また、別の種類のガスケットとしては、単位ガスケットが単体で成形されることがあり、この場合には、単体成形される単位ガスケット同士が折り曲げ部を介して一体に連結されるので、結果、単位ガスケットのみよりなるセル毎の燃料電池用構成部品が必要セル数分、一体成形されることになる。尚、この場合、単位ガスケットの装着性を考慮して、一面に粘着性を備えるフィルムの他面上に単位ガスケットを成形することがあるが、このような構造のガスケットにも本発明は適用される。またこの場合、単位ガスケット同士を連結する折り曲げ部（連結部）は、単位ガスケットに対し一体成形されるが、これに代えて、上記フィルムによって折り曲げ部を構成するようにしても良い。
【００１８】
以上のように本発明によれば、膜電極複合体および単位ガスケットの組み合わせよりなるセル毎の燃料電池用構成部品が必要セル数分一体成形されたもの、あるいは単位ガスケットのみよりなるまたは単位ガスケットおよびフィルムの組み合わせよりなるセル毎の燃料電池用構成部品が必要セル数分一体成形されたものが提供される。そして、これらはいずれも必要セル数分が一体成形されているため、その成形、取り扱い、装着などを容易化することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００２０】
上記のように構成された本発明の燃料電池用ガスケットによれば、ＭＥＡのシールを必要セル数分まとめて成形することにより、これら複数のセルが一体化され、組み付けが簡単になり、組み付けにおいて工期短縮が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一実施例に係る燃料電池用ガスケットの平面図
【図２】本発明の第一実施例に係る燃料電池用ガスケットの断面図
【図３】本発明の第一実施例に係る燃料電池用ガスケットの組立図
【図４】本発明の第二実施例に係る燃料電池用ガスケットの平面図
【図５】本発明の第二実施例に係る燃料電池用ガスケットの断面図
【図６】本発明の第二実施例に係る燃料電池用ガスケットの組立図
【図７】本発明の他の実施例に係る燃料電池用ガスケットの断面図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明には、以下の実施形態が含まれる。
【００２３】
第一実施例・・・
図１は、本発明の第一実施例に係る燃料電池用ガスケットの平面図を示しており、そのＡ―Ａ線拡大断面図が図２に示されている。当該実施例に係る燃料電池用ガスケットは以下のように構成されている。
【００２４】
すなわち先ず、図２に示すように、触媒層を備えた電解質膜２１の両面にそれぞれ、ガス拡散層２２を備え、膜電極複合体（ＭＥＡ）２が構成されており、ガス拡散層２２の周縁部に全周にわたって、平ガスケット部１１、突起部１２、ゴム含浸部１３からなる単位ガスケット１が含浸一体成形されている。この膜電極複合体２の上下にそれぞれ不図示の金属板が重ねられて膜電極複合体２を挟み込み、単位セルが構成される。
【００２５】
本実施例の燃料電池用ガスケットは、複数の単位セルが同一平面上に配置され一の単位セルに備えられる単位ガスケット１およびその隣の単位セルに備えられる単位ガスケット１が折り曲げ部３により連結されている。
【００２６】
上記折り曲げ部３は、折り曲げ可能な部材であるゴムで成形されており、単位ガスケット１と一体に成形されている。この折り曲げ部３を折り曲げることによって、当該ガスケットは、他の構成部品とともに、四角形あるいはその他の多角形で筒状タイプの燃料電池に筒状にした状態で装着され、組み付けることが可能となる（図３参照）。折り曲げ部３はフィルムによって成形されていてもよい。
【００２７】
上記構成によれば、単位ガスケット１および膜電極複合体２を必要セル数だけ一度に成形することにより、これら複数の単位ガスケット１および膜電極複合体２が一体化され、組み付けにおいて大幅な工期短縮が可能となる。また、多面体の各面上に配置しやすくできるように、折り曲げ部３のゴム厚を単位ガスケット１より薄くすることにより、さらに組立しやすくなる。
【００２８】
また、必要に応じて、セルを繋ぐ端子を入れて同時に単位ガスケット１を一体化することも可能である。さらに、多面体への装着時に取り付け部材への位置決め嵌合などにより貼り付けることも可能である。
【００２９】
第二実施例・・・
図４は、本発明の第二実施例に係る燃料電池用ガスケットの平面図を示しており、そのＢ−Ｂ線拡大断面図が図５に示されている。当該実施例に係る燃料電池用ガスケットは以下のように構成されている。
【００３０】
すなわち先ず、本実施例における燃料電池用ガスケットは、粘着剤付フィルム４の上に平ガスケット部１１、突起部１２を有する単位ガスケット１を成形し、膜電極複合体（図示せず）に貼り付け一体化させるものである。この膜電極複合体の上下にそれぞれ不図示の金属板が重ねられて膜電極複合体を挟み込み、単位セルが構成されている。
【００３１】
本実施例の燃料電池用ガスケットは、複数の単位セルが同一平面上に配置され一の単位セルに備えられる単位ガスケット１およびその隣の単位セルに備えられる単位ガスケット１が折り曲げ部３により連結されている。
【００３２】
上記折り曲げ部３は、折り曲げ可能な部材であるゴムで成形されており、単位ガスケット１と一体に成形されている。この折り曲げ部３を折り曲げることによって、当該ガスケットは、他の構成部品とともに、四角形あるいはその他の多角形で筒状タイプの燃料電池に筒状にした状態で装着され、組み付けることが可能となる（図６参照）。折り曲げ部３はフィルムによって成形されていてもよい（図７）。
【００３３】
折り曲げ部３をフィルムによって成形する場合には、切り欠き部５を設けることにより、また、ミシン目により折りやすくするなどの構成とすることができる。
【００３４】
上記構成によれば、単位ガスケット１を必要セル数だけ一度に成形することにより、これら複数の単位ガスケット１が一体化され、組み付けにおいて大幅な工期短縮が可能となる。また、多面体の各面上に配置しやすくできるように、折り曲げ部３のゴム厚を単位ガスケット１より薄くすることにより、さらに組立しやすくなる。
【００３５】
また、必要に応じて、セルを繋ぐ端子を入れて同時に単位ガスケット１を一体化することも可能である。さらに、多面体への装着時に取り付け部材への位置決め嵌合などにより貼り付けることも可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１単位ガスケット
２膜電極複合体（ＭＥＡ）
３折り曲げ部
４粘着剤付フィルム
５切り欠き部
１１平ガスケット部
１２突起部
１３ゴム含浸部
２１電解質膜
２２ガス拡散層

【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単位セルが同一平面上に配置される構造の燃料電池に備えられる燃料電池用ガスケットであって、一の単位セルに備えられる単位ガスケットおよびその隣の単位セルに備えられる単位ガスケットが折り曲げ部により連結されていることを特徴とする燃料電池用ガスケット。
【請求項２】
ガス拡散層に一体的に単位ガスケットを成形したことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用ガスケット。
【請求項３】
粘着剤付フィルム上に単位ガスケットを成形したことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用ガスケット。
【請求項４】
折り曲げ部がゴムで成形されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の燃料電池用ガスケット。
【請求項５】
折り曲げ部がフィルムによって成形されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の燃料電池用ガスケット。
【請求項６】
折り曲げ部を折り曲げ、筒状にした状態で装着されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の燃料電池用ガスケット。

【図１】